| 【発明の名称】 |
エネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】江上 常幸
【氏名】藤田 浩
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| 【要約】 |
【課題】蓄電手段の大型化を回避しつつ、車両の加速性能および電力回生性能を改善したエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置を提供すること。
【解決手段】蓄電手段の目標充電レベルを車速が高い場合に低下し、車速が低い場合に増加する制御を行う。このようにすれば、蓄電手段の大型化を回避しつつ、車両の加速性能および電力回生性能を改善したエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置を実現することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エネルギー発生手段と、前記蓄電手段と、前記エネルギー発生手段及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する駆動手段とを備えるハイブリッド車に用いられ、該ハイブリッド車を回生制動する前記エネルギー発生手段、蓄電手段および駆動手段を制御するエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置において、車速に関連する状態量を検出する検出手段と、前記状態量に基づいて、前記車速が高い場合に前記蓄電手段の目標充電レベルを低下し、前記車速が低い場合に前記蓄電手段の目標充電レベルを増加する目標充電レベル制御手段と、を備えることを特徴とするエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置。
【請求項２】請求項１記載のエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置において、前記エネルギー発生手段は、内燃機関からなることを特徴とするエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置。
【請求項３】請求項１記載のエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置において、前記エネルギー発生手段は、燃料電池からなることを特徴とするエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンと、蓄電手段と、エンジン及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する回転電機を有する動力伝達手段とを搭載するハイブリッド車においては、蓄電手段の充電状態を管理することが通常おこなわれている。たとえば、エンジンで駆動される発電機と蓄電手段とにより走行用モータを駆動するいわゆるシリーズハイブリッド車に関して、特開平４−２９５０４号公報は、蓄電手段のＳＯＣ（充電状態）を検出し、このＳＯＣに応じて発電機の始動、停止を制御して蓄電手段のＳＯＣを所定範囲内に維持することを提案し、特開平６−２４５３１７号公報は、推定した蓄電手段のＳＯＣに基づいて発電機を制御して蓄電手段のＳＯＣを所定範囲内に維持することを提案している。
【０００３】また、エンジン出力とモータ出力の一方または両方を選択して駆動軸に伝達するいわゆるパラレルハイブリッド車に関して、特開平７−２５０４０４号公報は、蓄電手段の残存容量が所定の下限値まで低下すると、エンジン発生トルクを増大し、回転電機で発電して蓄電手段の充電を図ることを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来のハイブリッド車では蓄電手段のＳＯＣを所定範囲内に保持するように発電制御を行っているが、ＳＯＣがこの範囲内にあっても、電池容量および車両走行条件によっては電池の容量不足を生じたりまたは回生された電力を電池に充電できないといった不具合が生じる可能性があった。
【０００５】たとえば、電池電力により車両加速のアシストを行う場合、ＳＯＣが低ければ十分なアシストを行うことができず、といってＳＯＣが高ければ減速時に十分な回生を行うことができない。もちろん、その分、大きな電池を搭載すればよいのであるが、その結果、重量やコスト増加を招いてしまうという厄介な問題が派生してしまう。
【０００６】このような問題は、エンジンの代わりにエネルギー発生手段として燃料電池を用い、電池電力で加速性能および回生性能の向上を図った燃料電池ー電池型の車両においても同様の問題を生じてしまう。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、蓄電手段の大型化を回避しつつ、車両の加速性能および電力回生性能を改善したエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置では、蓄電手段の目標充電レベルを車速が高い場合に低下し、車速が低い場合に増加する制御を行う。このようにすれば、蓄電手段の大型化を回避しつつ、車両の加速性能および電力回生性能を改善したエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置を実現することができる。
【０００８】具体的に説明すると、車速が高い場合には今後大きな加速アシストの発生により蓄電手段の電力を大きく消費することは原則的には考える必要はないので、蓄電手段の目標充電レベルを低くし、これによりこの高速状態からの減速時に発生する大きな回生電力を蓄電手段に充電することができる。逆に、車速が低い場合には減速時に発生する大きな回生電力を蓄電手段に充電することは原則的には考える必要はないので、蓄電手段の目標充電レベルを高くし、これによりこの低速状態からの加速時に強力な加速アシストのための蓄電手段の電力の大きな消費に備えることができる。
【０００９】請求項２記載の構成によれば請求項１記載のエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置において更に、エネルギー発生手段は、内燃機関からなり、いわゆるハイブリッド車に適用される。このようにすれば、ハイブリッド車における重量低減、加速性向上、燃費向上を両立させることができる。
【００１０】請求項３記載の構成によれば請求項１記載のエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置において更に、エネルギー発生手段は、燃料電池からなる。このようにすれば、燃料電池車における重量低減、加速性向上、燃費向上を両立させることができる。
【００１１】
【発明を実施するための態様】本発明のエネルギー発生手段搭載型電気自動車の制御装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１２】
【実施例１】ハイブリッド車に適用した本発明の一実施例を図１〜図４を参照して以下に説明する。
（構成）図１はこの実施例のハイブリッド車のシステム図を示す。
【００１３】１は内燃機関（エンジン、エネルギー発生手段）、２は内燃機関１の出力軸、３は吸気管、４は燃料噴射弁、５はスロットル弁、６は吸入空気量調節手段、７はアクセルセンサ、８はブレーキセンサ、９はシフトスイッチ、１０は動力伝達手段（駆動手段）であり、動力伝達手段１０は第１の回転電機１０１０および第２の回転電機１０２０を有している。１１は差動装置、１２はＩＧスイッチ、１３は内燃機関制御装置、１４は第１の回転電機１０１０および第２の回転電機１０２０の駆動装置、１５はバッテリよりなる蓄電装置（蓄電手段）、１６はハイブリッド制御装置（目標充電レベル制御手段）、１７はＳＯＣメータ、１８は車速センサ（検出手段）である。
【００１４】動力伝達手段１０の断面図を図２に示す。動力伝達手段１０は、２つの回転電機１０１０、１０２０を有している。第１の回転電機１０１０は、ハウジング１０００に回転自在に保持されて内燃機関１の出力軸２に機械的に連結される入力軸１０１１と、入力軸１０１１に嵌着、固定される内側ロータ（本発明でいう第１ロータ）２０１０と、内側ロータ２０１０の外周面に面してハウジングに回転自在に保持される外側ロータ（本発明でいう第２ロータ）２３１０とを有し、内側ロータ２０１０に三相アーマチャコイルが、それに面する外側ロータ２３１０の内周面側に永久磁石が設けられたＤＣブラシレスモータからなり、上記三相アーマチャコイルはスリップリング装置２６１０を通じて駆動装置１４から三相交流電圧が給電されている。
【００１５】第２の回転電機１０２０は、ハウジングの内周面に固定されて外側ロータ２３１０の外周面に面して設けられたステータ３０１０と、外側ロータ２３１０とを有し、永久磁石が外側ロータ２３１０の外周面側に設けられたＤＣブラシレスモータからなる。ステータに巻装された三相アーマチャコイルは駆動装置１４から三相交流電圧が給電されている。外側ロータ２３１０は出力軸２３１１に締結固定され、出力軸２３１１を通じて減速ギヤ機構４０００を介して差動装置１１に連結されている。
【００１６】２９１１は内側ロータ２０１０の回転角度位置を検出する回転位置センサであり、２９１２は外側ロータ２３１０の回転角度位置を検出する回転位置センサである。内燃機関制御装置１３は、内燃機関１の燃費率マップを記憶しており、受信したエンジンパワー要求値と燃費率マップとに基づいて内燃機関１が最高効率となるエンジン動作点を決定し、このエンジン動作点に対応する吸入空気量（エンジントルク要求値）とエンジン回転数指令値Ｎｅ’とを決定する。更に、内燃機関制御装置１３は、決定された吸入空気量に基づいてスロットル弁開度を制御するとともにエンジン回転数指令値Ｎｅ’をハイブリッド制御装置１６に送信する。なお、内燃機関制御装置１３は内燃機関１に搭載の電子制御燃料噴射装置を駆動して燃料噴射制御を実行し、また公知の点火制御を実行する。
【００１７】駆動装置１４は、ハイブリッド制御装置１６から受信した第１および第２の回転電機のトルク要求値に基づいて第１の回転電機１０１０および第２の回転電機１０２０の制御を行って両トルク要求値通りにトルクを発生させる。更に説明すると、駆動装置１４は、回転位置センサ２９１１から入力される内側ロータ２０１０の内側ロータ回転角度位置信号、並びに、回転位置センサ２９１２から入力される外側ロータ２３１０の外側ロータ回転角度位置信号と、第１の回転電機のトルク要求値とに基づいて、内側ロータ２０１０の三相アーマチャコイルに印加する三相交流電圧を制御することにより第１の回転電機１０１０にそのトルク要求値に相当するトルクを発生させる。また、駆動装置１４は、回転位置センサ２９１２から入力される外側ロータ２３１０の外側ロータ回転角度位置信号と第２の回転電機のトルク要求値とに基づいてステータ３０１０の三相アーマチャコイルに印加する三相交流電圧を制御することにより第２の回転電機１０２０にそのトルク要求値に相当するトルクを発生させる。
【００１８】ハイブリッド制御装置１６は、アクセルセンサ７、ブレーキセンサ８、シフトスイッチ９から入力される車両操作情報、および、図示しない車速センサからの車速に基づいてエンジンパワーパワー要求値を演算し、それを内燃機関制御装置１３に送信する。ハイブリッド制御装置１６は、受信したエンジン回転数指令値Ｎｅ’を満足するように第１の回転電機１０１０の回転数制御を行うべく、駆動装置１４から送信される第１の回転電機１０１０の両ロータの回転角度速度差に基づいて第１の回転電機１０１０のトルク要求値を演算して駆動装置１４に指令する。また、ハイブリッド制御装置１６は、車両の駆動トルク要求値と第１の回転電機１０１０のトルク要求値との差から第２の回転電機１０２０のトルク要求値を算出し、駆動装置１４にそれを出力する。
【００１９】（全体制御動作）次に、この装置の制御動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、車両駆動トルク要求値Ｔｄ’を演算してから、第１の回転電機１０１０および第２の回転電機１０２０の各トルク要求値Ｔ１、Ｔ２を演算するまでの制御動作を示す。
【００２０】まず、アクセルセンサ７から入力されるアクセル開度にもとづいて車両駆動トルク要求値Ｔｄ’を算出し（Ｓ１００）、図示しない車速センサからの車速（または動力伝達手段１０の出力軸回転数）Ｖに基づいて車両駆動パワー要求値Ｐｄ’を算出する（Ｓ１０２）。なお、車両駆動パワー要求値Ｐｄ’は、ｋ・Ｔｄ’・Ｖで算出される。ｋは比例定数である。
【００２１】次に、ＳＯＣメータ１７から電池の残容量を読み込み、それに基づき、後述する充電制御サブルーチンを実行して充放電パワー要求値Ｐｂ’すなわちバッテリが要求する充放電パワー値を決定する（Ｓ１０３）。次に、エンジンパワー要求値Ｐｅ’を、Ｐｅ’＝Ｐｄ’＋Ｐｂ’の式から算出し（Ｓ１０４）、決定したエンジンパワー要求値Ｐｅ’を内燃機関制御装置１３に送信する（Ｓ１０６）。
【００２２】内燃機関制御装置１３は、受信したエンジンパワー要求値Ｐｅ’を最良のエンジン効率で出力するためのエンジン動作点を予め記憶するマップに基づいて決定し、このエンジン動作点に対応して吸入空気量を決定し、決定された吸入空気量に基づいてスロットル弁開度を制御し、決定されたエンジン動作点のエンジン回転数の値であるエンジン回転数指令値Ｎｅ’をハイブリッド制御装置１６に送信する。
【００２３】ハイブリッド制御装置１６は、エンジン回転数指令値Ｎｅ’を受信し（Ｓ１０８）、第１の回転電機１０１０のトルク要求値Ｔ１’、第２の回転電機１０２０のトルク要求値Ｔ２’を算出し（Ｓ１１０）、これらトルク要求値Ｔ１’、Ｔ２’を駆動装置１４に出力する（Ｓ１１２）。
（充電制御サブルーチン）Ｓ１０３で説明した充電制御動作について図４に示すフローチャートを参照して更に詳しく説明する。
【００２４】まず、車速センサ１８から車速の今回値を読み込み（Ｓ１０３０）、直前の所定期間Ｔに読み込んだ多数の車速値を算術平均して平均車速Ｖｍを算出し（Ｓ１０３２）、算出した平均車速Ｖｍに応じて図５にその一例を示すマップから目標充電レベル（残存容量目標）Ｐｂｐを決定し（Ｓ１０３４）、更に現在の充電レベルＰｂをＳＯＣメータ１７から求める（Ｓ１０３６）。
【００２５】次に、求めた目標充電レベルＰｂｐと現在の充電レベルＰｂとの差であるバッテリパワー要求値Ｐｂ’を算出し（Ｓ１０３８）、メインルーチンにリターンする。このようにすれば、車速が高い場合には充電レベルを低下させ、車速が低い場合には充電レベルを高くするので、いたずらに大型の電池を採用しなくても高速時には大きな電力回生を行うことができ、低速時には強力な加速を行うことができる。なお、この実施例では、ステップＳ１０３２における平均車速Ｖｍの算出期間は一定値に固定される。
【００２６】
【実施例２】この実施例では、燃料電池車に本発明を適用したものであり、２０は燃料電池（エネルギー発生手段）、２１はバッテリー（蓄電手段）、２２はインバータ装置、２３は制御装置、２４は車両駆動軸２５を駆動する走行用モータ（駆動手段）である。
【００２７】なお、駆動手段は、電池回生動作可能なインバータ装置であって、燃料電池２０の発電電力を昇圧して走行用モータＭに供給し、燃料電池２０の発電電力と走行用モータＭの要求電力との差をバッテリー２１と駆動手段との電力授受でまかなう構成となっている。この実施例の全体制御は、図３に示すＳ１０６にてエンジンパワー要求値Ｐｂ’の代わりに燃料電池発電パワー要求値を求め、Ｓ１０８し、Ｓ１１０、Ｓ１１２にて単一の走行用２４のトルクと回転数とを決定すればよいだけであるので、全体制御のフローチャートの図示は省略する。また、バッテリー２１の充電制御は図４に示すとおりであるので、そのフローチャートの再記は省略する。
【００２８】このようにすれば、燃料電池車搭載のバッテリーの充電制御においても実施例１と同様の作用効果を奏することができることがわかる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１０年９月１７日（１９９８．９．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１７７６
【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
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| 【公開番号】 |
特開２０００−９２６１０（Ｐ２０００−９２６１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月３１日（２０００．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２６２９９６ |
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